Alternative Energiequellen: Technologieüberblick

Selbst Schulkinder wissen, dass die Öl-, Gas- und Kohlenreserven nicht unendlich sind. Die Energiepreise steigen ständig und zwingen die Zahler, schwer zu seufzen und über eine Erhöhung ihres eigenen Einkommens nachzudenken. Trotz der Errungenschaften der Zivilisation gibt es außerhalb der Städte viele Orte, an denen kein Gas geliefert wird, und an einigen Orten gibt es nicht einmal Strom. An derselben Stelle, an der eine solche Möglichkeit besteht, entsprechen die Kosten für die Installation des Systems manchmal nicht dem Einkommensniveau der Bevölkerung. Es ist nicht verwunderlich, dass alternative Energie zum Selbermachen heute sowohl für die Eigentümer großer und kleiner Landhäuser als auch für die Stadtbewohner von Interesse ist.

Die ganze Welt um uns herum ist voller Energie, die nicht nur in den Eingeweiden der Erde enthalten ist. Zurück in der Schule, im Geografieunterricht, haben wir gelernt, dass es möglich ist, die Energie von Wind, Sonne, Gezeiten, fallendem Wasser, dem Erdkern und anderen ähnlichen Energieträgern auf der Skala ganzer Länder und Kontinente mit hoher Effizienz zu nutzen. Verwenden Sie jedoch Alternative Energiequellen Es ist möglich, ein separates Haus zu heizen.

Arten alternativer Energiequellen

Zu den Optionen für natürliche Quellen der privaten Energieversorgung gehören:

• Sonnenkollektoren;
• Sonnenkollektoren;
• Wärmepumpen;
• Windgeneratoren;
• Anlagen zur Absorption von Wasserenergie;
• Biogasanlagen.

Mit ausreichenden Mitteln können Sie ein fertiges Modell eines dieser Geräte kaufen und dessen Installation bestellen. Als Reaktion auf die Wünsche der Verbraucher beherrschen Industrielle seit langem die Herstellung von Sonnenkollektoren, Wärmepumpen usw. Ihre Kosten bleiben jedoch stabil hoch. Solche Geräte können alleine hergestellt werden, was etwas Geld spart, aber mehr Zeit und Mühe kostet.

Video: Welche natürliche Energie kann genutzt werden?

Das Funktionsprinzip und die Verwendung von Sonnenkollektoren in einem Privathaus

Das physikalische Phänomen, auf dem das Funktionsprinzip dieser Energiequelle beruht, ist der photoelektrische Effekt. Sonnenlicht, das auf seine Oberfläche fällt, setzt Elektronen frei, wodurch eine überschüssige Ladung im Inneren des Panels entsteht. Wenn Sie eine Batterie daran anschließen, wird dank des Blitzes in der Anzahl der Ladungen im Stromkreis Strom angezeigt.

Designs, die die Energie der Sonne erfassen und umwandeln können, sind zahlreich, vielfältig und werden ständig verbessert.Für viele Handwerker ist die Verbesserung dieser nützlichen Designs zu einem hervorragenden Hobby geworden. Auf thematischen Ausstellungen zeigen solche Enthusiasten bereitwillig viele nützliche Ideen.

Die Basis Solarzelle - spezielle Kristalle, die Energie einfangen. Zu Hause können solche Elemente nicht hergestellt werden, sie müssen gekauft werden. Die Kristalle sind sehr zerbrechlich, sie müssen mit Vorsicht behandelt werden. Um eine Solarbatterie herzustellen, müssen Sie:

1. Machen Sie einen Rahmen für Sonnenkollektoren aus einem transparenten Material wie Plexiglas.
2. Machen Sie einen Fall aus einer Metallecke, Sperrholz usw.
3. Löten Sie die kristallinen Elemente vorsichtig in den Stromkreis.
4. Legen Sie die Fotozellen in den Rahmen.
5. Gehäuse einbauen.

Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von Solarzellen: monokristalline und polykristalline. Die ersteren sind langlebiger und haben einen Wirkungsgrad von etwa 13%, während die letzteren schneller ausfallen, ihr Wirkungsgrad ist etwas geringer - weniger als 9%. Einkristall-Fotozellen funktionieren jedoch nur mit einem stabilen Sonnenenergiefluss gut. An einem wolkigen Tag wird ihr Wirkungsgrad viel geringer. Aber polykristalline Elemente tragen die Launen des Wetters viel besser.

Der entstehende Strom kann zur Stromversorgung von Haushaltsgeräten oder zur Beheizung eines Raumes mit Fußbodenheizungstechnik verwendet werden. Die Energie der Sonne eignet sich aber nicht nur zur Erzeugung elektrischer Energie. Mit Sonnenenergie können Sie Wasser erwärmen. Darüber im nächsten Abschnitt des Artikels. Die Vorteile dieser Energiequelle:

• Unerschöpflichkeit;
• das Fehlen von Abfällen oder Lärm bei der Energieerzeugung;
• Autonomie;
• relativ billige Wartung;
• Progressivität;

Die Nachteile dieser Technologie sind wie folgt:

• die hohen Kosten der Paneele selbst und der Inbetriebnahme;
• leichte Verschmutzung des Planeten durch Emissionen aus der Produktion;
• teure Batterien;
• geringe Effizienz der Paneele und infolgedessen die Notwendigkeit einer großen Anzahl von ihnen.

Detaillierte Anweisungen zur Herstellung von Solarmodulen in unserem nächsten Material:https://aquatech.tomathouse.com/de/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Video: Herstellung von DIY-Solarzellen

Fertige Batterien werden natürlich auf die sonnigste Seite des Daches gelegt. In diesem Fall sollte es möglich sein, die Neigung der Platte anzupassen. Beispielsweise sollten Paneele bei Schneefällen fast senkrecht platziert werden, da sonst eine Schneeschicht den Batteriebetrieb beeinträchtigen oder sogar beschädigen kann.

Design und Verwendung von Solarkollektoren

Der primitive Sonnenkollektor ist eine schwarze Metallplatte, die unter einer dünnen Schicht transparenter Flüssigkeit angeordnet ist. Wie Sie aus dem Schulphysikkurs wissen, erwärmen sich dunkle Objekte mehr als helle. Diese Flüssigkeit bewegt sich mit Hilfe einer Pumpe, kühlt die Platte und erwärmt sich gleichzeitig. Der beheizte Flüssigkeitskreislauf kann in einen Tank gestellt werden, der an eine Kaltwasserquelle angeschlossen ist. Durch Erhitzen des Wassers im Tank kühlt sich die Flüssigkeit aus dem Kollektor ab. Und dann kommt er zurück. Somit können Sie mit diesem Stromversorgungssystem eine konstante Warmwasserquelle und im Winter auch heiße Heizkörper erhalten.

Heute gibt es drei Arten solcher Geräte:

• Luft;
• röhrenförmig;
• eben.

Antenne

Luftkollektoren sind schwarze Platten, die mit Glas oder transparentem Kunststoff bedeckt sind. Um diese Platten zirkuliert die Luft auf natürliche oder gewaltsame Weise. Warme Luft wird verwendet, um Räume im Haus zu heizen oder Kleidung zu trocknen.

Der Vorteil ist die extreme Einfachheit des Designs und die geringen Kosten. Der einzige Nachteil ist die Verwendung einer Zwangsluftzirkulation. Aber darauf können Sie verzichten.

Röhrenförmig

Rohrkollektoren bestehen aus mehreren, die in einer Reihe von Glasröhren angeordnet sind, die von innen mit lichtabsorbierendem Material beschichtet sind. Sie sind mit einem gemeinsamen Kollektor verbunden und Flüssigkeit zirkuliert durch sie. Solche Kollektoren haben zwei Möglichkeiten, die empfangene Energie zu übertragen: direkt und indirekt. Die erste Methode wird im Winter angewendet. Die zweite wird ganzjährig angewendet. Bei Vakuumröhren gibt es eine Variation: Eine wird in die andere eingeführt und zwischen ihnen wird ein Vakuum erzeugt.

Dies isoliert sie von der Umgebung und hält die empfangene Wärme besser zurück. Vorteile sind Einfachheit und Zuverlässigkeit. Zu den Nachteilen zählen die hohen Installationskosten.

Eben

Flachkollektor ist der häufigste Typ. Er war es, der als Beispiel diente, um das Funktionsprinzip dieser Geräte zu erklären. Der Vorteil dieser Sorte ist Einfachheit und Billigkeit im Vergleich zu anderen. Der Nachteil ist ein erheblicher Wärmeverlust, den andere Subtypen nicht erleiden.

Um bestehende Solarsysteme zu verbessern, schlugen die Ingenieure vor, eine Art Spiegel zu verwenden, der als Hub bezeichnet wird. Mit ihnen können Sie die Wassertemperatur von Standard 120 auf 200 ° C erhöhen. Diese Unterart der Sammler nennt man Konzentration. Dies ist eine der teuersten Optionen, was natürlich ein Nachteil ist.

Vollständige Anweisungen zur Herstellung der Installation eines Solarkollektors finden Sie in unserem nächsten Artikel:https://aquatech.tomathouse.com/de/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Windkraft nutzen

Wenn der Wind in der Lage ist, Wolkenschwärme anzutreiben, warum nicht seine Energie für andere nützliche Dinge nutzen? Die Suche nach einer Antwort auf diese Frage veranlasste die Ingenieure, einen Windgenerator zu entwickeln. Dieses Gerät besteht normalerweise aus:

• Generator;
• hoher Turm;
• Klingen, die sich drehen und den Wind fangen;
• Batterien
• elektronische Steuerungssysteme.

Das Funktionsprinzip des Windgenerators ist recht einfach. Die von starken Winden rotierenden Blätter drehen die Getriebewellen (bei gewöhnlichen Menschen - das Getriebe). Sie sind an eine Lichtmaschine angeschlossen. Das Getriebe und der Generator befinden sich in einer Ladestation oder auf andere Weise in einer Gondel. Es kann einen Schwenkmechanismus haben. Der Generator ist mit der Steuerautomatik und dem Aufwärtsspannungswandler verbunden. Nach dem Transformator wird die Spannung, die seinen Wert erhöht hat, an das allgemeine Stromversorgungssystem abgegeben.

Da die Probleme bei der Herstellung von Windgeneratoren seit langem untersucht werden, gibt es Projekte mit den unterschiedlichsten Konstruktionen dieser Geräte. Modelle mit einer horizontalen Drehachse nehmen einen ziemlich großen Raum ein, aber Windgeneratoren mit einer vertikalen Drehachse sind viel kompakter. Für den effektiven Betrieb der Vorrichtung ist natürlich ein ausreichend starker Wind erforderlich.

Vorteile:

• Mangel an Emissionen;
• Autonomie;
• Nutzung eines nachwachsenden Rohstoffs;

Nachteile:

• das Bedürfnis nach Beständigkeit des Windes;
• hoher Startpreis;
• Rotationsgeräusche und elektromagnetische Strahlung;
• große Flächen besetzen.

Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Herstellung eines DIY-Windgenerators finden Sie auf unserer Website:https://aquatech.tomathouse.com/de/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Wasser als Energiequelle

Die bekannteste Art, Wasser zur Stromerzeugung zu nutzen, sind natürlich Wasserkraftwerke. Aber er ist nicht der einzige.Es gibt immer noch Gezeitenenergie und aktuelle Energie. Und jetzt in Ordnung.

Ein Wasserkraftwerk ist ein Damm, in dem sich mehrere Schleusen zur kontrollierten Wasserableitung befinden. Diese Schlösser sind mit den Schaufeln der Turbogeneratoren verbunden. Das Wasser fließt unter Druck, dreht es und erzeugt so Strom.

Nachteile:

• Überflutung von Küstengebieten;
• Abnahme der Einwohnerzahl der Flüsse;
• Lärm.

Kraftströme

Diese Methode zur Energieerzeugung ähnelt einem Windgenerator, mit dem einzigen Unterschied, dass ein Generator mit riesigen Schaufeln über einer großen Meeresströmung angeordnet ist. Wie zum Beispiel der Golfstrom. Aber es ist sehr teuer und technisch schwierig. Daher sind alle großen Projekte noch auf dem Papier. Dennoch gibt es kleine, aber laufende Projekte, die die Fähigkeiten dieser Art von Energie demonstrieren.

Gezeitenenergie

Das Design des Kraftwerks, das diese Art von Energie in Elektrizität umwandelt, ist ein riesiger Damm in der Meeresbucht. Es hat Löcher, durch die Wasser in den Rücken gelangt. Sie sind durch eine Rohrleitung mit elektrischen Generatoren verbunden.

Das Gezeitenkraftwerk arbeitet wie folgt: Bei Flut steigt der Wasserstand und es entsteht ein Druck, der die Generatorwelle drehen kann. Am Ende der Flut werden die Einlässe geschlossen und bei Ebbe, die nach 6 Stunden auftritt, werden die Auslässe geöffnet und der Vorgang wird in die entgegengesetzte Richtung wiederholt.

Die Vorteile dieser Methode:

• billiger Service;
• Köder für Touristen.

Nachteile:

• erhebliche Baukosten;
• Schädigung der Meeresfauna;
• Konstruktionsfehler können zu Überschwemmungen in nahe gelegenen Städten führen.

Die Nutzung von Biogas

Bei der anaeroben Aufbereitung von organischen Abfällen wird das sogenannte Biogas freigesetzt. Das Ergebnis ist ein Gasgemisch aus Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff. Ein Generator für die Biogaserzeugung besteht aus:

• versiegelter Tank;
• Schnecke zum Mischen von organischen Abfällen;
• ein Rohr zum Entladen der Abfallmasse des Abfalls;
• Münder zum Befüllen von Abfall und Wasser;
• ein Abzweigrohr, auf dem das aufgenommene Gas ankommt.

Oft ist ein Behälter zur Abfallverarbeitung nicht auf der Oberfläche, sondern in der Bodendicke angeordnet. Um ein Austreten des entstehenden Gases zu verhindern, ist es vollständig abgedichtet. Es ist zu beachten, dass bei der Biogasgewinnung der Druck im Tank ständig ansteigt, sodass das Gas regelmäßig aus dem Tank entnommen werden muss. Das Ergebnis der Verarbeitung ist neben Biogas ein ausgezeichneter organischer Dünger, der für den Anbau von Pflanzen geeignet ist.

Zu den Geräte- und Betriebsregeln von solchen Gasgenerator Es werden erhöhte Sicherheitsanforderungen gestellt, da das Einatmen von Biogas gefährlich ist und explodieren kann. In einer Reihe von Ländern, beispielsweise in China, ist diese Methode zur Energieerzeugung jedoch weit verbreitet.

Dieses Abfallprodukt kann verwendet werden als:

• Rohstoffe für Wärmekraftwerke und KWK-Anlagen;
• Ersatz von Erdgas in Öfen, Brennern und Kesseln.

Die Stärken dieser Art von Kraftstoff sind die Erneuerbarkeit und Verfügbarkeit von Rohstoffen für die Verarbeitung, insbesondere in Dörfern. Diese Art von Kraftstoff hat mehrere Nachteile, wie zum Beispiel:

• Emissionen aus der Verbrennung;
• unvollkommene Produktionstechnologie;
• der Preis der Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas.

Die Zusammensetzung und Menge des aus Abfällen gewonnenen Biogases hängt vom Substrat ab. Das meiste Gas wird unter Verwendung von Fett, Getreide, industriellem Glycerin, frischem Gras, Silage usw. gewonnen.Typischerweise wird eine Mischung aus tierischen und pflanzlichen Abfällen in den Tank gegeben, zu der etwas Wasser gegeben wird. Im Sommer wird empfohlen, die Luftfeuchtigkeit auf 94-96% zu erhöhen, und im Winter sind 88-90% der Feuchtigkeit ausreichend. Das dem Abfalltank zugeführte Wasser sollte auf 35-40 Grad erhitzt werden, da sonst die Zersetzungsprozesse verlangsamt werden. Um die Wärme aufrechtzuerhalten, ist an der Außenseite des Tanks eine Isolierschicht angebracht.

Verwendung von Biokraftstoffen (Biogas)

Die Wirkung der Wärmepumpe basiert auf dem inversen Carnot-Prinzip. Dies ist ein ziemlich großes und ziemlich komplexes Gerät, das Wärmeenergie der Umgebung mit niedrigem Potential sammelt und in Energie mit hohem Potential umwandelt. Am häufigsten werden Wärmepumpen zum Heizen von Räumen verwendet. Das Gerät besteht aus:

• externer Kreislauf mit Kühlmittel;
• interner Kreislauf mit Kühlmittel;
• Verdampfer;
• Kompressor;
• Kondensator.

Das System verwendet auch Freon. Der externe Stromkreis der Wärmepumpe kann Energie aus verschiedenen Umgebungen aufnehmen: Erde, Wasser, Luft. Die Arbeitskosten für die Erstellung hängen vom Pumpentyp und der Konfiguration ab. Am schwierigsten ist es, eine Pumpe vom Typ "Grundwasser" anzuordnen, bei der sich die Außenkontur horizontal in der Bodendicke befindet, da sie großflächige Ausgrabungen erfordert. Wenn sich in der Nähe des Hauses ein Teich befindet, ist es sinnvoll, eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe zu bauen. In diesem Fall wird der äußere Kreislauf einfach in den Teich abgesenkt.

Der Wirkungsgrad der Wärmepumpe hängt nicht so sehr von der Temperatur des Mediums ab, sondern von seiner Konstanz. Eine ordnungsgemäß ausgelegte und installierte Wärmepumpe kann das Haus im Winter auch bei sehr niedrigen Temperaturen von Wasser, Land oder Luft mit ausreichend Wärme versorgen. Im Sommer können Wärmepumpen als Klimaanlage fungieren und das Haus kühlen.

Die Vorteile dieser Installationen umfassen:

• Energieeffizienz;
• Brandschutz;
• Multifunktionalität;
• langer Betrieb bis zur ersten Überholung.

Die Schwächen eines solchen Systems sind:

• hoher Anfangspreis im Vergleich zu anderen Heizmethoden eines Gebäudes;
• Anforderung an den Zustand des Stromversorgungsnetzes;
• lauter als ein klassischer Gaskessel;
• die Notwendigkeit zum Bohren.

Video: Wie Wärmepumpen funktionieren

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Wie Sie sehen, können Sie Sonnenenergie, Wind und Wasser nutzen, um Ihr Haus mit Wärme und Strom zu versorgen. Jede der Methoden hat ihre Vor- und Nachteile. Trotzdem können Sie aus allen vorhandenen Optionen die Methode verwenden, die sowohl kostengünstig als auch effektiv ist.

Material aktualisiert am 30.01.2008